Question

12．小明同學在“伏安法測量小燈泡電阻”的實驗中，所用小燈泡上標有“2.5V  0.3A”字樣，電源電壓為3V．請按要求回答下列問題：

（1）本實驗的測量原理是R=$\frac{U}{I}$．
（2）用筆畫線代替導線將圖1未連完的實物電路連接完整（要求滑片P向右滑時電流表示數變大），并在圖2右側虛線框內畫出對應的電路圖．
（3）小明連好電路后，閉合開關時發現電壓表指針偏轉正常，電流表指針向著沒有刻度的一方偏轉，這是因為電流表的正、負接線柱接反了，為了能正確完成實驗，此時應該進行的操作是：

實驗次數	電壓U	電流I	電阻R
1	1.0	0.17	5.9
2	2.0	0.23	8.7
3	3.0	0.29	10.3

立即斷開開關，然后按照電流從電壓表正接線柱接入，從負接線柱接出的方法連接好電路．
電路調整好后，某次測量時電流表與電壓表的示數如圖3所示，此時小燈泡燈絲的電阻值為8Ω．
（4）小明設計了右邊的實驗記錄表，并將測得的幾組數據記錄在表中，老師說他的記錄表存在不足，這不足之處是缺少燈絲溫度變化，不利于發現規律．
（5）小明發現三次測量的電阻值差別很大，但他確信讀數、記錄都是正確的，那么是什么原因導致的呢？請說說你的看法：燈泡兩端電壓的增大，其實際功率變大，燈絲的溫度升高，電阻越大．

Answer 1

分析 （1）“伏安法”測電阻的原理是R=$\frac{U}{I}$，其中U代表電壓，用電壓表測量；I代表電流，用電流表測量．
（2）根據“一上一下”的接線原則和下方接線柱決定接入電路中電阻的大小進行分析；先根據電源電壓和燈泡的電阻確定電壓表和電流表的量程，然后用導線將各元件依次連接起來（電壓表除外），電壓表測量燈泡兩端的電壓；根據實物圖可畫出電路圖；
（3）當電壓表的指針向沒有刻度的那一邊偏轉，說明電流表的正、負接線柱接反了；應斷開開關，將電壓表按照“正進負出”接法接好；確定電壓表和電流表的量程和分度值，讀出電表的示數，利用R=$\frac{U}{I}$，求出此時的電阻；
（4）實驗記錄表格欄中增加燈絲溫度變化，明確燈絲電阻變化的原因；
（5）金屬導體的電阻隨溫度的升高而增大．

解答 解：（1））“伏安法”測電阻的原理是R=$\frac{U}{I}$；
（2）滑動變阻器應符合“一上一下”的接線原則，因為滑片向右移動，電流變大，說明滑片向右移動，滑動變阻器接入電路中的電阻減小，因此應選擇右下方的接線柱；
因為電源電壓為3V，電壓表量程選擇0～3V；小燈泡電流一般不超過0.6A，故電流表選擇0～0.6A；將電流表與滑動變阻器串聯，電壓表并聯在燈泡兩端，如圖所示：

按照實物電路畫出對應的電路圖如下：

（3）當電壓表的指針向沒有刻度的那一邊偏轉，說明電流表的正、負接線柱接反了；為了能正確完成實驗，應立即斷開開關，然后按照電流從電壓表正接線柱接入，從負接線柱接出的方法連接好電路；
電壓表的量程為0～3V，分度值為0.1V，此時的示數為1.6V；電流表的量程為0～0.6A，分度值為0.02A，此時的示數為0.2A；
此時的電阻為R=$\frac{U}{I}$=$\frac{1.6V}{0.2A}$=8Ω；
（4）記錄表格設計不全，缺少燈絲溫度變化，不利于發現燈絲電阻隨溫度的升高而增大的規律；
（5）根據表中的數據可知，隨著燈泡兩端電壓的增大，其實際功率變大，燈絲的溫度升高，電阻越大．
故答案為：（1）R=$\frac{U}{I}$；（2）見上圖；（3）電流表的正、負接線柱接反了；斷開開關；按照電流從電壓表正接線柱接入，從負接線柱接出的方法連接好電路；8；（4）缺少燈絲溫度變化，不利于發現規律；（5）燈泡兩端電壓的增大，其實際功率變大，燈絲的溫度升高，電阻越大．

點評 本題考查測量小燈泡電阻的實驗，考查的知識點比較多，主要考查學生的綜合應用能力，有一定的難度．